[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） %/zHL?RqJ  
Nj6Np^@sH  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 3>(~5  
f~d=1
  
1. 线栅偏振片的原理 R(Vd[EGY  
@lB1t= D  
2. 建模任务 ,hK =x  

j,,#B4b  
21$^k
5  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 <
\:*cET3  
 偏振元件的重要特性： 3!;o\bgK  
 偏振对比度 0T3r#zQ  
 透射率 3I?yRE
 
 效率一致性 /x-tl)(s=  
 线格结构的应用(金属) (
`n*d3  
-GgV&%'a  
3. 建模任务： gKU*@`6G  
=L$RY2S"  
4. 建模任务：仿真参数 6O5E4=  
AO$aWyI  
偏振片#1: [\HAJA,  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 *|+ ~V/#  
 高透过率(最大化) bv[*jr;45  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) t[%=[pJHW  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) RkdAzv!Y7  
偏振片#2: /?j^Qu  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 >fR#U"KPAB  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 d\z':d.Tt  
 光栅周期：100nm }=3W(1cu-  
 光栅材料：钨 RDG,f/L2  
7f=9(Zj  
5. 偏振片特性 F0NNS!WP7^  
Q~*3Z4)j  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ]  )x z  
I^A01\p  
7L:R&W6  
cmh/a~vYaY  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .+AO3~Dg  
m4P=,=%  
j1toV$)P  
eWx6$_|  
6. 二维光栅结构的建模 w_J`29uc  

kqAQrg]n  
Ll
&5#q  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 1[`l`Truz  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 +FVcrL@  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 >Q\H1|?  
?t.?f`(|  
cfe[6N  
FkECY  
7. 偏振敏感光栅的分析 >|I3h5\M  

Y=

rW.yK8  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 CM's6qhQnn  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) LRd,7P  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 TbU9 <mY  
8. 利用参数优化器进行优化 XY QUU0R  

;1OTK6  

f&cG;Y  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 1@qb.9wZ6  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 yxQAO_C  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3x9C]  
 #1:最佳的优化函数@193nm M[*:=C)H  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 f,a4LF  
+ow ^xiD  
9. 优化@193nm ptq{$Y{_  
_&![s]  
 初始参数： Tx_(^K  
 光栅高度：80nm x?<5=,  
 占空比：40% `y6l^
e
p  
 参数范围： gS|xicq!  
 光栅高度：50nm—150nm z=Vvb  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) =
L wX+c  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1k%ko?  
Tk2kis(n  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Pd;ClMa%  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 w+$gY?%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 tB3CX\e  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 z|?R=;,u`  
y?@Y\ b  
10. 优化@193nm结果 kL|Y-(FPo%  
r;T/  
 优化结果： +l/j6)O`(m  
 光栅高度：124.2nm )Z%+~n3o'  
 占空比：31.6% B:r-')!0$#  
 Ex透过率：43.1% HgBg,1  
 偏振度：50.0 TxCQGzqe  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 9iy|=  
.XB] X  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ZAH<!@qh  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 n1/lE)  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 G([vy#p  
eztk$o  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,< icW&a  
.nH /=  
uY~A0I5Z  
 初始参数： |YFD|  
 光栅高度：80nm U ^9oc&  
 占空比：40% wqOhJYc  
 参数范围： yrs3`/  
 光栅高度：50nm—150nm KUyJ"q<W  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &P3vcB  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ibc/x v2  
`~]ReJ!X%  
 优化结果： E\S&} K,s  
 光栅高度：101.8nm m'B6qy!}6  
 占空比：20.9% ksaC[G;}:  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） tp^'W7E  
 偏振对比度：50.0 RHbp:Mlk  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 \
veL5  
k-e@G'  
12. 结论 W8NA.  
.Cus t  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) R4(8]oUW  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 9p4U\hx  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Z :+#3.4$3  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 %p60pn[(  
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o?FUVK  
QQ：2987619807 Sh6Cw4 R